c upc€¦ · c) horno de fusiÓn d) atmosfera controlada e) estaÑo fundido f) flotado sobre...

Master AEMUPC

CaraCterizaCión y evaluaCión energétiCa de los vidrios de faChada en edifiCaCión

aldo ventura ayala

Tutor: Cristina Pardal

Master AEM

ETSAB

CONCEPTOS GENERALES EL VIDRIO PLANO

EXTRACCIÓN Y MANUFACTURACIÓN

PROPIEDADES ENERGÉTICAS (TÉRMICAS)

VIDRIO SIMPLE MONOLÍTICO

ENERGÍA INCORPORADATRANSMITANCIA TÉRMICA

FACTOR SOLAR

TRANSMISIÓN LUMÍNICA

CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS

CONSUMO DE AGUA

EMISIONES AL AIRE Y AL AGUA

RESIDUOS MATERIALES

VIDRIO DOBLE SELLADO HERMÉTICO

VIDRIO LAMINADO VIDRIO BAJO EMISIVO VIDRIO BAJO EMISIVO Y REFLECTIVO

MATERIAS PRIMAS

EL VIDRIO PLANO

IMPACTO AMBIENTAL

EVALUACIÓN COMPARATIVA

02.09.14Tutor: Cristina Pardalaldo ventura ayalaCaracterización y evaluación energética de los vidrios de fachada en edificación 01 /11UPC

Master AEM EL VIDRIO PLANO SILICATO SODOCÁLCICO

FACTOR SOLAR

MATERIAS PRIMAS

COMPONENTES

ETSAB02.09.14 02.09.14Tutor: Cristina Pardal

aldo ventura ayalaCaracterización y evaluación energética de los vidrios de fachada en edificación 02 /11UPC

A) RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMASB) MEZCLA Y TRITURACIÓNC) HORNO DE FUSIÓND) ATMOSFERA CONTROLADAE) ESTAÑO FUNDIDOF) FLOTADO SOBRE ESTAÑOG) HORNO DE RECOCIDOH) CORTE Y ALMACENADOI) APLILAMIENTO PARA DISTRIBUCIÓN

PROCESO DE FLOTADO

Fuente: GMT DEL SECTOR DEL VIDRIO 2007

Fuente: BREF DEL VIDRIO 2004

LA ENERGÍA DE FUSIÓN ES DE 6,3 MJ/kg DE VIDRIO APROXIMADAMENTE

Master AEM

ETSAB02.09.14Tutor: Cristina Pardal


TRANSPORTE A FÁBRICA

TRANSPORTE A OBRA

EXTRACCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

DOSIFICADO, MEZCLA Y MOLIENDA FUSIÓN RECOCIDO CONFORMADO Y

ENFRIADOCORTADO Y ALMACENADO

Reciclado 20%MANUFACTURACIÓN DEL VIDRIO

LA ENERGÍA INCORPORADA ES DE 15 -16MJ/KG DE VIDRIO

Coloreado en masa

Revestiemiento pirolítico

Revestimiento magnetrónico

Laminado o

Doble vidriado hermético

ESQUEMA DE ACV. DE LA CUNA A LA PUERTA

Recurso MJ/kg

Fuel oil 2,1Gas 6,1Electricidad de la red 0,8TOTAL 9,1

Fuente: Glass For Europe. Elaboración propia

02.09.14

MANUFACTURACIÓN DEL VIDRIO

LA ENERGÍA INCORPORADA ES DE 15 -16MJ/KG DE VIDRIO

EL VIDRIO TEMPLADO ES EL DE MAYOR IMPACTO AMBIENTAL. APROXIMADAMENTE 26 MJ/kg DE VIDRIO

Master AEM



PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL VIDRIO

Vidrio crudo incoloroVidrio de colorVidrio extraclaro

Vidrio pirolítico reflectivoVidrio pirolítico Low - E

Armado Vidrio armadoImpreso o estampado Vidrio estampado

Bloque de vidrioPerfil de vidrioVidrio magnetrónico reflectivoVidrio magnetrónico Low - E

Termo formado Vidrio curvoVidrio esmaltadoVidrio serigrafiadoVidrio templadoVidrio termo endurecidoVidrio esmeriladoVidrio grabado en ácidoPerforaciones y cortesVidrio pulidoVidrio laminadoDoble vidrio hermético

Pirólisis

Moldeado

Revestimiento al vacio

Revestimiento térmico

Traramientos térmicos

Proceso de montaje por presión y temperaturaProceso de montaje de vidrio doble hermético

Proceso de flotado

Procesos aplicadosdurante la fabricación

Procesos realizadosdespués de la fabricación

Montajes realizadosdespues de la fabricación

Tratamientos de superficie

Tratamientos del canto

Procesos que modifican la cadena de flotado

Procesos que modifican la cadena de estiradoo moldeado

Procesos de presión

Procesos por temperatura

Procesos frios

Coloreado en masa

Master AEM



PARÁMETROS DE ESTUDIO

ES LA CANTIDAD DE CALOR QUE SE ESCAPA POR UNIDAD DE TIEMPO, EN REGIMEN ESTACIONARIO, A TRAVÉS DE UNA UNIDAD DE SUPERFICIE DE CERRAMIENTO, POR CADA GRADO DE DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE EL INTERIOR Y EL EXTERIOR. EL VALOR PARA EL VIDRIO FLOTADO RONDA LOS 5,6 W/m2 ºk

ES LA FRACCIÓN DE RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE QUE ES TRANSMITIDA A TRAVÉS DEL VIDRIO. ES LA SUMA DE LA TRANSMISIÓN ENERGÉTICA SOLAR DIRECTA Y EL 50% DE LA TRANSMISIÓN ENERGÉTICA QUE HA SIDO PREVIAMENTE ABSORVIDA. EL VALOR PARA EL VIDRIO FLOTADO RONDA EL 80%

ES LA CANTIDAD DE ENERGÍA QUE SE HA UTILIZADO EN LA EXTRACIÓN, TRANSPORTE Y MANUFACTURACIÓN DE UN PRODUCTO INDUSTRIALIZADO. ESTE TIPO DE ANÁLISIS SE CONOCE DENOMÍNA “DE LA CUNA A LA PUERTA” Y FORMA PARTE DEL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA. EL VALOR PARA EL VIDRIO FLOTADO RONDA LOS 16MJ/KG.

EL VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO ES UN DATO POCO UTILIZADO NORMALMENTE EN ESTA CLASE DE ESTUDIOS. EN ESTE CASO SE HA ESCOGIDO ESTE PA-RÁMETRO PARA NO TENER UN PARÁMETRO DEPENDIENDE DE LA ENERGÍA COMO PODRÍAN SER LOS KG DE CO2. ADEMÁS DEBEMOS TENER EN CUENTA QUE LA EMISIONES DE GASES Y PARTICULAS SON UNA CONSTANTE EN EL SECTOR DEL VIDRIO

TRANSMITANCIA TÉRMICA “U”

FACTOR SOLAR “g”

ENERGÍA INCORPORADA EN mj/kg

VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO EN M3

Fuente: GMT DEL VIDRIO 2007 Fuente: SAINT GOBAIN GLASS

02.09.14

Master AEM


aldo ventura ayalaCaracterización y evaluación energética de los vidrios de fachada en edificación

Fuente: Saint Gobain Glass

06 /11UPC

VIDRIO SIMPLE 6MM

U

Flotado simple Doble

Fs (g)

EInc.

Vaire C

5,782%

246,7

1894

2,7

589,7

72%

4758

UFs (g)

EInc.

Vaire C

1. PROCESO DE FLOTADO

2. PROCESO DE SELLADO DOBLE

3. PROCESO DE LAMINADO

4. REVESTIMIENTOS MAGNETRÓNICO

5. REVESTIMIENTO PIROLÍTICO

EL PROCESO DE FLOTADO ES COMÚN A TODOS LOS VIDRIOS ESTUDIADOS Y CONSISTE EN VERTER LA MASA VITRIFICANTE FUNDIDA EN UN BAÑO DE ESTAÑO PARA ENFRIARLA DE FORMA CONTROLADA POSTERIORMENTE.

ES UN PROCESO CONSUMIDOR DE GRAN CANTIDAD DE ENERGÍA DEBIDO A LAS ALTAS TEMPERATURA DE FUSIÓN. ESTA ES UN 60% DE LA ENERGÍA TOTAL DEL PRODUCTO, DE 8 A 9 MJ/kg. NORMALMENTE SE UTILIZAN COMBUSTIBLES FÓ-SILES PARA REALIZARLO.

LA EMISIÓN DE OXIDO DE NITROGENO Y DE AZUFRE PUEDEN LLEGAR A 4KG/T

- VIDRIO DE BAJAS PRESTACIONES

- CONSUMO ENERGÉTICO BAJO

- VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO BAJO

CONCLUSIONES PARCIALES

DEFINICIÓN DE LOS PROCESOS

Master AEM


aldo ventura ayala


Caracterización y evaluación energética de los vidrios de fachada en edificación 07 /11UPC

VIDRIO DOBLE CON CAMARA DE AIRE (6x12x6) Simple vs DobleDoble vs Laminado

UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C






EL PROCESO DE SELLADO HERMÉTICO UNE DOS LUNAS DE VIDRIO INCORPO-RANDO UNA CÁMARA DE AIRE U OTRO GAS ENTRE ELLAS.

ES UN PROCESO QUE SE REALIZA MEDIANTE PRESIÓN E INCORPORANDO UN PERFIL DE ALUMINIO PARA ASEGURAR LA ESTANQUIDAD DEL GAS.

SU PRINCIPAL BENEFICIO ES UNA DISMINUCIÓN SIGNIFICATIVA DE LA TRANSMI-TANCIA TÉRMICA.

- FACTOR SOLAR PRACTICAMENTE IGUAL

- LA “U” DISMINUYE DE 5,7 A 2,7 W/m2 ºk

- LA ENERGÍA INCORPORADA HA AUMENTA-DO EN UN 58%

- EL VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO HA AUMENTADO UN 60%

U

Flotado simple Doble

Fs (g)

EInc.

Vaire C

5,782%

246,7

1894

2,7

589,7

72%

4758

UFs (g)

EInc.

Vaire C

Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E

LOW - E + REFLECTIVO



02.09.14

Master AEM



VIDRIO LAMINADO DE DOS LUNAS DE 6MM Laminado

UFs (g)

EInc.

Vaire C

643

5,571%

4179

Simple vs DobleDoble vs Laminado

UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E







EL PROCESO DE LAMINADO CONSISTE EN UNIR DOS LUNAS DE VIDRIO UTILIZAN-DO UNA LÁMINA ADHERENTE DE PVB QUE SOSTIENE LOS TROZOS EN CASO DE ROTURA.

ES UN PROCESO QUE SE REALIZA MEDIANTE PRESIÓN Y TEMPERATURA PARA EVITAR IMPERFECCIONES Y BURBUJAS DE AIRE.

ES UTILIZADO COMO VIDRIO DE SEGURIDAD Y PARA VIDRIOS TRANSLUCIDOS.


- FACTOR SOLAR COMO EL VIDRIO DOBLE

- EL VALOR “U” ES CASI IGUAL AL DEL VI-DRIO MONOLÍTICO

- EL LAMINADO NO APORTA PRESTACIONES TÉRMICAS

- LA ENERGÍA INCORPORADA ES UN 12% MÁS POR SER UN PROCESO TÉRMICO DE BAJA INTENSIDAD.

- EL VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO ES UN 8% MENOR EN EL LAMINADO POR EL ALUMINIO DEL VIDRIO DOBLE.



Master AEM



VIDRIO DOBLE BAJO EMISIVO CON CAPA MAGNETRÓNICA (6x12x6) Low-E Low-E + Reflectivo

UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

1,4 1,1

619715,2

48% 29%

4990 5289

Doble vs Low-ELow-E vs Low-E + Reflectivo

UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E


Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E







EL PROCESO DE PULVERIZACIÓN CATÓDICA AL VACÍO CONSISTE EN CREAR UN CAMPO ELECTROMAGNÉTICO QUE CONSIGUE DEPOSITAR PARTÍCULAS METÁLI-CAS EN LA SUPERFICIE DEL VIDRIO.

ES UN PROCESO QUE SE REALIZA UTILIZANDO ENERGÍA ELECTRICA. EL MATE-RIAL UTILIZADO NORMALMENTE PARA LAS CAPAS BAJO EMISIVAS ES EL OXIDO DE ESTAÑO DOPADO CON IONES FLUORURO.

SU PRINCIPAL BENEFICIO ES UNA DISMINUCIÓN SIGNIFICATIVA DE LA TRANSMI-TANCIA TÉRMICA DEBIDO A LA REFLEXIÓN DE LAS ONDAS INFRARROJAS.


- FACTOR SOLAR ES UN 28% INFERIOR AL VIDRIO DOBLE.

- LA “U” DISMINUYE EN 1,3 W/m2 ºk

- LA CAPA SOLO PUEDE COLOCARSE EN LA CARA 2 O 3 DEL VIDRIO.

- TANTO LA ENERGÍA INCORPORADA COMO EL VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO AU-MENTAN SOLO UN 5% CON RESPECTO AL VIDRIO DOBLE SIN CAPAS METÁLICAS

- LAS CAPAS MAGNETRÓNICAS SON RENTA-BLES EN TÉRMINOS MEDIOAMBIENTALES



02.09.14

Master AEM



VIDRIO DOBLE DE DOBLE CAPA. MAGNETRÓNICA BAJO EMISIVA Y PIROLÍTICA REFLECTANTE (6x12x6)Low-E Low-E + Reflectivo

UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

1,4 1,1

619715,2

48% 29%

4990 5289


UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E


Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E







EL PROCESO DE REVESTIMIENTO PIROLÍTICO CONSISTE EN LA APLICACIÓN DE UNA CAPA METÁLICA SUPERFICIAL INFLAMADA DENTRO DE UN HORNO ESPECIAL.

ES UN PROCESO QUE USA NORMALMENTE COMBUSTIBLES FÓSILES. PARA LAS CAPAS FLEXECTANTES SUELE USARSE NITRURO DE TITANIO

ESTE PROCESO APORTA UNA CAPA REFLECTIVA CON UN FACTOR SOLAR INFE-RIOR AL 30%. TAMBIÉN PUEDE USARSE PARA CAPAS BAJO EMISIVAS.


- EL FACTOR SOLAR DISMINUYE EN UN 43% CON RESPECTO AL VIDRIO DOBLE Y UN 18% CON RESPECTO AL LOW-E

- EL VALOR “U” ES 1,8 W/m2 ºk INFERIOR AL DEL VIDRIO DOBLE Y 0,6 W/m2 ºk CON RES-PECTO AL VIDRIO LOW-E

- LA ENERGÍA INCORPORADA AUMENTA UN 18% CON RESPECTO AL VIDRIO DOBLE DEBIDO A LA PIRÓLISIS. 13% FRENTE AL LOW-E

- EL VOLUMEN DE AIRE CONTAMINADO SI-GUE VALORES PARECIDOS: 10% PARA EL VIDRIO DOBLE, 5% PARA EL LOW-E




UFs (g)

EInc.

Vaire C

UFs (g)

EInc.

Vaire C

246,7

589,7

0

100

200

300

400

500

600

700

MJ/m

2

ENERGÍA INCORPORADA

Simple

Doble246,7

343

0

100

200

300

400

500

600

700

MJ

ENERGÍA PRIMARIA CONSUMIDA

Magnetrónico

Pirolítico

Master AEM



CONCLUSIONES

Magnetrón

ico

Se

llado do

ble

Pirolítico

Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E


Todos

UFs (g)

EInc.

Vaire C

SIMPLE

DOBLE

LAMINADO

LOW - E


246,7

589,7

643619

715,2

5,7

2,7

5,5

1,4

1,1

0

1

2

3

4

5

6

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

Tipo 1 (simple) Tipo 2 (doble: 2 simples) Tipo 3 (Laminado: 2 simples) Tipo 4 (Doble: simple+Low-E) Tipo 5 (Doble: Reflexivo+Low-E)

Tran

smita

ncia

térm

ica (U

)

Ener

gía

incor

pora

da (M

J/m2 )

RELACIÓN ENTRE ENERGÍA Y TRANSMITANCIA TÉRMICA

Energía Trans. U

• EL PORCENTAJE DE ENERGÍA INCORPORADA QUE CONLLEVA LA FUSIÓN ES APROXIMADAMENTE DEL 60%. ASÍ PUES, LO PRIMERO A TENER EN CUENTA SON LOS KG DE VIDRIO UTILIZADOS Y POR TANTO SU ESPESOR. EL VIDRIO LAMINA-DO DUPLICA EN KG AL VIDRIO SIMPLE Y SUS PRESTACIONES SON IGUALES.

• LOS ESPESORES SOLO SON RELEVANTES CUANDO SE TRATA DE LA CÁMARA DE AIRE O GAS.

• LA PULVERIZACIÓN CATÓDICA TIENE UN IMPACTO AMBIENTAL INFERIOR A LA PIRÓLISIS, POR TANTO DEBE SER IMPLE-MENTADO SU USO.

• CUENDO SE CONSIGAN CAPAS MAGNETRÓNICAS DURAS, DEBEMOS PLANTEARNOS EL USO DE VIDRIOS MONOLÍTI-COS CON CAPAS MAGNETRÓNICAS COMO SOLUCIÓN DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL PARA CLIMAS NO EXTREMOS.

• EL VIDRIO DE DOBLE CAPA CONLLEVA UN 65% MÁS DE ENERGÍA INCORPORADA, CON LA QUE CONSIGUE REDUCIR SU TRANSMITANCIA TÉRMICA UNAS 5 VECES SU VALOR CON RESPECTO AL VIDRIO SIMPLE.

• EN LA COMPARACIÓN CON EL VIDRIO DOBLE TAMBIÉN SALE GANANDO, PUES UN 18% MÁS DE ENERGÍA INCORPORA-DA SUPONE REDUCIR MAS DE LA MITAD LA TRANSMITANCIA TÉRMICA Y EL FACTOR SOLAR.

02.09.14 ETSAB

02.09.14Tutor: Cristina Pardalaldo ventura ayalaCaracterización y evaluación energética de los vidrios de fachada en edificaciónUPC

ANEXO: ESQUEMA DE ACV

TRANSPORTE A FÁBRICA

TRANSPORTE A OBRA

EXTRACCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

Molienda, mezcla y dosificado

Fusión Recocido

Combustible fósil

Combustible fósil

Combustible fósil

Combustible fósil

Combustible fósil

Energía eléctricao fosil




Lámina de vidrio

Lámina de vidrio

Materiales de embalaje

Emisiones al aire

Emisiones al aire

Emisiones al aire

Emisiones al aireEmisiones

al aireEmisiones al agua

Emisiones al aguaEmisiones

al agua

Vidrio fundido

Vidrio a 600o C

Comburente

Agua

Agua

Mezcla vitrificante

Materias primas y secundarias

Materias primas y secundarias

Conformado y Enfriado

Cortado y reciclado

embalaje y alma-cenamiento

6300kJ/kg

Reciclado 20%

Fabricación 8-9MJ/kg

15-16MJ/kg Energía incorporada para un flotado simple

Coloreado en masa

Templado

Revestimiento al vacio; capa magnetronica

Laminado

Doble vidriado hermético

Montaje

Pulverización pirolítica

Master AEM

c upc€¦ · c) horno de fusiÓn d) atmosfera controlada e) estaÑo fundido f) flotado sobre...

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